摩擦力的方向------與滑動(dòng)方向相反或與外力作用方向相反
摩擦作用是因外力作用引起的,因此,要根據(jù)外力作用的方式來(lái)判別:
一?;瑒?dòng)或有滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)的摩擦力方向--------與滑動(dòng)方向相反或與外力作用方向相反。
二。滾動(dòng)時(shí)的摩擦力--------1。以轉(zhuǎn)動(dòng)中心為平衡中心來(lái)判別時(shí),外力作用線通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中心時(shí)摩擦力 的方向與滾動(dòng)方向相反;外力作用為力矩或力偶時(shí)摩擦力的方向與滾動(dòng)方向相同。
2。以滾動(dòng)瞬心為平衡中心來(lái)判別時(shí),外力作用為力矩時(shí)摩擦力的方向與滾動(dòng)方向相反;外力作用為力偶時(shí)摩擦力的方向與滾動(dòng)方向相同。
3。滾動(dòng)是平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng),因此,按復(fù)合方式來(lái)判別時(shí),由平動(dòng)作用引起的摩擦力的方向與滾動(dòng)方向相反;由轉(zhuǎn)動(dòng)作用引起的摩擦力的方向與滾動(dòng)方向相同。
注:上述判別可以逆向應(yīng)用。
在日常生活中我們能經(jīng)常接觸到摩擦力。例如,拿在手中的瓶子、毛筆不會(huì)滑落,就是靜摩擦力作用的結(jié)果;在生產(chǎn)技術(shù)中的應(yīng)用也很多。例如,皮帶運(yùn)輸機(jī)就是靠貨物和傳送皮帶之間的靜摩擦力來(lái)傳遞貨物的。下邊說(shuō)一下兩個(gè)常見的物理現(xiàn)象:
1。人的行走
人的行走相當(dāng)于多邊形體的滾動(dòng),步幅的一半相當(dāng)于滾阻力臂。
人的行走與人坐在輪椅運(yùn)動(dòng)類似,輪緣相當(dāng)于多邊形的邊,胯關(guān)節(jié)相當(dāng)于輪軸,腿相當(dāng)于輪輻,腳相當(dāng)于多邊形邊的端點(diǎn)。不過(guò),各輪只有一個(gè)(真的)輪輻。但,只要速度適當(dāng)?shù)卦?,兩替著地,還是可以演繹出多輪輻效果。
問(wèn)題是,兩腿上下輪轉(zhuǎn)是很費(fèi)力的。因此,設(shè)計(jì)者改從下邊前移,但因腿輻僵直,無(wú)法從下邊通過(guò)。為此作出膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié),從而顯現(xiàn)出現(xiàn)在人行走的樣子。
人行走的動(dòng)力是人的意志施加于腳掌的有機(jī)力矩,胯關(guān)節(jié)為力矩矩心;腳掌為滾動(dòng)瞬心。阻力是人體體重與步幅一半的乘積。不難看出,使胯關(guān)節(jié)和腳掌連線與地面垂直或使身體前傾,可以減小阻力或變阻力為動(dòng)力。尤其是奔跑時(shí),顯得尤為明顯。
腳掌與地面在圓周力作用下會(huì)產(chǎn)生摩擦,它是由體重作用引起的。可以知道,沒有摩擦,寸步難行。
根據(jù)摩擦力的方向可以判定, 人的行走是轉(zhuǎn)動(dòng)(力矩)效應(yīng)引起的滾動(dòng)。顯然,被人推著走時(shí)摩擦力的方向向后,是平動(dòng)效應(yīng)引起的滾動(dòng)。
2。自行車的運(yùn)動(dòng)
自行車后輪是通過(guò)鏈條傳遞的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩產(chǎn)生的滾動(dòng),該作用力又叫牽引力.自行車后輪是由轉(zhuǎn)動(dòng)作用引起的滾動(dòng),與地面接觸點(diǎn)的作用力方向向后(與滾動(dòng)方向相反).因此,靜磨擦力的方向與滾動(dòng)方向相同;前輪是通過(guò)前軸傳遞的平動(dòng)作用力產(chǎn)生的滾動(dòng),其與地面接觸點(diǎn)的作用力方向向前.因此,靜磨擦力的方向向后.
當(dāng)不蹬車的時(shí)候,因慣性作用,倆輪仍保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),摩擦作用方式不變。例如:將后輪離開地面,搖動(dòng)腳蹬,使后輪旋轉(zhuǎn),再使其與地面接觸,自行車會(huì)向前運(yùn)動(dòng)。(這個(gè)運(yùn)動(dòng)就相當(dāng)于慣性滾動(dòng)).你會(huì)發(fā)現(xiàn),輪下的灰塵或小沙粒被拋向后,即輪對(duì)地面有一個(gè)向后的作用力。因此,地面對(duì)輪的作用力(磨擦力)方向仍向前。
剎車時(shí),主動(dòng)輪(后輪)因阻力矩作用增大而減速,但摩擦作用方式?jīng)]有變;不過(guò),若主動(dòng)輪處在包死狀態(tài),由于慣性使自行車?yán)^續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí),主動(dòng)輪與地面的摩擦屬滑動(dòng)摩擦,前輪仍是靜摩擦。